Вольтлоггер восьмиканальный

Давно я не брал в руки метлу, но тут пришлось, т.к. братья китайцы ничего не смогли мне предложить.

Задача - наблюдать на графике заряды и разряды последовательно подключенных аккумуляторов в автономных системах, уровень напряжения солнечных панелей и ветрогенераторов да все это в течение длительного времени - сутки-двое-трое...

В общем пришлось создать простенький вольтлоггер, а по русски восьмиканальный напряжометр с записью на СДху.

Основа Ардуино нано, все остальное из подножного хлама.

Кликабельно (если кому-то порвет монитор - это ваши проблемы, зато все видно)

Схема простейшая, лень даже рисовать. Вот вам подключение SD карты без шилдов. Ради разъема раздербанил картридер из фикспрайса.

К ардуине цепляем делители (по принципу как для SDхи) для чтения напряжения через АЦП к ногам А0-А7. Без делителей напряжения мерять можно только до 5 Вольт, для моих задач мало.

Делители считаем на 5В, что бы максимальное напряжение на входе давало 5В на выходе. И сопротивление реальных резисторов заносим в скетч в специальный массив.

Например: А0 подключен напрямую к плюсу АКБ без делителя, ведь там напряжение не превысит 4,3В

На А1 у меня напряжение для замера не должно превышать 16В (один сильно перезаряженный АКБ). Соответственнов на делитель идут резисторы на 4,3кб и 2,0кб. Реально же получились 4300 Ом и 1984 Ома - эти данные в соответствующую позицию массива и заносим.

А2 - 32В (15к и 2,7к) - два АКБ последовательно

А3 - 48В (23к и 2,7к) - три АКБ последовательно

А4 - 64В (18к и 1,5к) - четрые АКБ последовательно

а дальше мне не нужно, но до А7 - можно использовать по тому же принципу. Если на порту подключен делитель и замер не производится - в логах будет ноль. Если нога ардуины без делителя и не подтянута к земле - в логах сыпется замер наводок, порядка 1,5В - на графиках ниже это видно. Это нормально.

Упаковал все в маленький корпус от какой-то китайчатины. Аккумулятор для питания ардуины взял что попался на 1500 мАч, от какого-то сотового. Так же использовал мелкую платку DC-DC на 5В на выходе, забыл отметить на фото, приклеена к АКБ сверху, красная плата под основными делителями. Никакие шилды не использовал.

Вкорячивал все ногами - по супер плотному монтажу видно, но все влезло и работает. Светодиод состояния взял двухцветный с общим катодом от сидюка, токоограничители по 330 Ом подключены на D2 и D3. Горит зеленый и гаснет раз в 15 секунд - все нормально, запись прошла, горит красный - жопа!. Файл на флешке открывается на запись и сразу закрывается. Флеха проживет не долго, лет 150, но зато выдергивать ее можно чуть ли не влюбой момент - все сохранится.

Все измеренные данные льются так же и в последовательный порт, можно подключить комп и посмотреть.

Скрин с выводимыми данным в порт, можно заморочиться с экраном, но мне это лишнее.

Скетч с подробными комментами под спойлером, не разберется только ленивый

Пояснения по коду: замер ведется в несколько этапов. Сначала меряем 20 раз напряжение питания относительно внутреннего источника напряжения ардуины 1,1В и берем среднее.

Потом относительно измеренного напряжения питания меряем по 20 раз и усредняем напряжение на портах А0-А7. Точность до 4го знака после запятой не обещаю, но у меня 2й знак стабильно совпадает с приличным мультиметром, т.ч. для бытового применения пойдет. Точность зависит от резисторов делителя - берите классом повыше, но если нет - пойдут любые, главное измерьте их сопротивление поточнее и занесите в массив, можно вычислить их и программно, если нет точного прибора, но придется долго перебирать значения.

И выставьте в скетче точно напряжение внутреннего референсного источника ардуины - его нельзя измерить, только подобрать опытным путем. По даташиту лежит в пределах от 1,0 до 1,2 В, у меня 1,068В. Меняем это напряжение до тех пор, пока показания ардуины и показания вашего суперточного напряжометра (вольтметра или мультиметра) не сойдутся. Измеряем напряжение питания 5В и на нем подбираем референсное последовательным приближением.

Если надо подстроить измеренное напряжение по портам А0-А7 - меняйте данные о сопротивлении делителей, в пределах 10-50 Ом у меня все устаканилось.

А теперь самое интересное - графики! то ради чего все затевалось.

Данные пишутся в формате CSV, в качестве разделителя - точка с запятой. Ёксель или опен офис прекрасно понимает. Перед построением графика нужно заменить все точки на зяпятые для жителей постсоветского пространства (десятичный разделитель в соответствии с локализацией своего компа)

Первый график - напряжение аккумулятора в автомобиле от включения зажигания и до выключения зажигания. Видна работа бортового оборудования, работа генератора, включение жопогреек и пр.

Колонки по порядку: T's - время в секундах от момента включения ардуины

Vcc - напряжение питания, чтоб знать, что все хорошо

Vbat, оно же А0, оно же Vm0 - напряжение внутреннего АКБ

А1-А7 замеряемые напряжения по портам.

Второй график - работа умной зарядки на AGM аккумуляторе - постепенный подъем напряжения вкупе с редкими контролями при отключенном заряде.

Внизу видно напряжение питания ардуины и напряжение встроенного АКБ. АКБ к концу замера упал до 2,9В, что здоровья ему не прибавляет. Но т.к. мне данные важнее, то DC-DC будет его сосать до 0,9В - это убъет АКБ, но я буду получать информацию до последнего.

Тот график ради которого эта железка и создавалась. Количество энергии выработанное солнечной батареей за день. В данном случае на графике 31 октября 2016г, день был пасмурный с редкими просветами солнца, после обеда небо совсем заволокло и пошел дождь.

Данным логгером можно снимать такие графики с 8 шт солнечных батарей одновременно и потом сравнивать выработку находя слабые места или бракованные панели. Заряда встроенного аккумулятора хватило на сутки непрерывного замера и судя по напряжению Vbat еще осталась половина.

Обратите внимание - у всех портов для замера будет общий минус. Соответственно 8 каналов - это зависимые каналы. Т.е. для наблюдения последовательно соединенными аккумуляторами пойдет, а для отдельно стоящими - нет, только по одному, если нет возможности их объединить минусами.

Есть вопросы - пишите. Можно в личку.